车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

本发明涉及用于车辆的自动变速器。更具体地，本发明涉及用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，通过借助最小数量的所使用构成元件实现九个前进速度挡位，该行星齿轮系改进功率输送性能和燃料经济性并通过使用位于低发动机速度的操作点改进车辆的静驱动。

背景技术：

通常，实现更多速度挡位的自动变速器已经被开发用于改善燃料经济性和优化驾驶性能。近来油价上涨触发在改善车辆燃料消耗上展开激烈竞争。

因此，通过缩小发动机尺寸来减重和改善燃料经济性以及通过自动变速器的多级速度挡位来确保驾驶性能和燃料经济性的许多研究已经被开发。

然而，在自动变速器中，随着速度挡位的数量的增加，内侧组件(尤其是，行星齿轮组)的数量增加，并且因此，变速器长度增加。这可使可安装性和/或功率流效率退化并可增加生产成本和重量。

因此，为了通过多级速度挡位增加燃料经济性改善效果，开发可借助少数量组件实现最大效率的行星齿轮系可以是重要的。

在这方面，在近些年，8速自动变速器趋于实施并且研究及开发能够实施更多速度挡位的行星齿轮系也已积极进行。

然而，常规8速自动变速器通常包括三至四个行星齿轮组和五至六个控制元件(摩擦元件)。在这种情况下，因为自动变速器的长度增加，可使可安装性退化。

在最近的行星齿轮系中，一个行星齿轮组设置在另一个行星齿轮组上方，但行星齿轮组应用至的自动变速器结构非常受限。

在其他行星齿轮系中，使用取代湿式控制元件的爪式离合器。然而，换挡手感可退化。

在本发明背景技术部分中所公开的信息仅为了改善本发明通用背景的理解，而不应认为承认或任何形式地暗示该信息构成已被本领域技术人员所知晓的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各种方面涉及提供用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，通过实现至少九个前进速度挡位和一个倒车速度挡位，该行星齿轮系具有改进功率输送性能和燃料经济性的优点。

另外，本发明的各种方面涉及提供用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，通过使用位于发动机低旋转速度区的操作点，该行星齿轮系还具有改进车辆静驱动的优点。

根据本发明的各种方面，用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可包括接受发动机扭矩的输入轴，输出发动机扭矩的输出轴，包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的第一行星齿轮组，包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件的第二行星齿轮组，包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件的第三行星齿轮组，包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件的第四行星齿轮组，将第一旋转元件连接至第五旋转元件和第九旋转元件的第一轴，连接至第二旋转元件并直接连接至输入轴的第二轴，将第三旋转元件连接至第七旋转元件的第三轴，连接至第四旋转元件的第四轴，连接至第六旋转元件并可选择性地连接至第三轴的第五轴，将第八旋转元件连接至第十二旋转元件并可选择性地连接至第三轴的第六轴，连接至第十旋转元件并且可选择性地连接至第四轴的第七轴，以及连接至第十一旋转元件、可选择性地连接至第三轴并直接连接至输出轴的第八轴。

第一轴和第四轴可选择性地各自连接至变速器壳体。

第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件可为第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件可为第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件可为第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，且第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可为第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

行星齿轮系还可包括将第三轴选择性地连接至第八轴的第一离合器，将第三轴选择性地连接至第五轴的第二离合器，将第三轴选择性地连接至第六轴的第三离合器，将第四轴选择性地连接至第七轴的第四离合器，将第一轴选择性地连接至变速器壳体的第一制动器，和将第四轴选择性地连接至变速器壳体的第二制动器。

用于车辆的变速器的行星齿轮系可包括接受发动机扭矩的输入轴，输出扭矩的输出轴，包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的第一行星齿轮组，包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件的第二行星齿轮组，包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件的第三行星齿轮组，以及包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件的第四行星齿轮组，其中输入轴可直接连接至第二旋转元件，输出轴可直接连接至第十一旋转元件，第一旋转元件可直接连接至第五旋转元件和第九旋转元件，第三旋转元件可直接连接至第七旋转元件，第六旋转元件可选择性地连接至第三旋转元件，第八旋转元件可直接连接至第十二旋转元件并可选择性地连接至第七旋转元件，第十旋转元件可选择性地连接至第四旋转元件，并且第十一旋转元件可选择性地连接至第三旋转元件。

第一旋转元件和第四旋转元件可各自选择性地连接至变速器壳体。

行星齿轮系还可包括选择性地连接第七旋转元件连接至第十一旋转元件的第一离合器，将第三旋转元件选择性地连接至第六旋转元件的第二离合器，将第七旋转元件连接至第八旋转元件的第三离合器，将第四旋转元件选择性地连接至第十旋转元件的第四离合器，将第一旋转元件选择性地连接至变速器壳体的第一制动器，和将第四旋转元件选择性地连接至变速器壳体的第二制动器。

通过选择性地使第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器以及第一制动器和第二制动器操作而实施的速度挡位可包括第一前进速度挡位(通过使第一制动器和第三离合器和第四离合器操作而实施)，第二前进速度挡位(通过使第一制动器以及第二制动器和第四离合器操作而实施)，第三前进速度挡位(通过使第二制动器和第三离合器以及第四离合器操作而实施)，第四前进速度挡位(通过使第二制动器和第二离合器以及第四离合器操作而实施)，第五前进速度挡位(通过使第二制动器和第一离合器及第四离合器操作而实施)，第六前进速度挡位(通过使第一离合器、第二离合器和第四离合器操作而实施)、第七前进速度挡位(通过使第二制动器和第一离合器以及第二离合器操作而实施)，第八前进速度挡位(通过使第二制动器和第一离合器以及第三离合器操作而实施)，第九前进速度挡位(通过使第一制动器和第一离合器以及第三离合器操作而实施)，和倒车速度挡位(通过使第一制动器以及第二离合器和第四离合器操作而实施)。

根据本发明各种实施例的行星齿轮系通过将四个行星齿轮组与六个控制元件组合而实现九个前进速度挡位和一个倒车速度挡位。

此外，由于自动变速器的多级速度挡位，根据本发明的各种实施例的行星齿轮系实现适用于发动机旋转速度的速度挡位。具体地，通过使用位于发动机低旋转速度区的操作点，改进车辆的静驱动。

此外，根据本发明各种实施例的行星齿轮系最大化发动机的驱动效率并且改进功率输送性能和燃料消耗。

应当理解，如本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语是诸如包括运动型多用途车辆(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的通用机动车辆，包括各种船和海船的船只，航空器等的包含物，且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如衍生自非石油资源的燃料)。如在本文所指，混合动力车辆是有两个或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电动力都有的车辆。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些将通过附图和具体实施方式而显而易见或在附图和具体实施方式中更具体地描述，所述附图并入本文，该具体实施方式同时用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1为根据本发明各种实施例的行星齿轮系的示意图。

图2为根据本发明各种实施例在行星齿轮系中在每个速度挡位下控制元件的操作表。

应当理解，附图未必按比例绘制，呈现例示本发明基本原理的各种特征的一定程度简化表示。本文所公开的本发明具体设计特征(包括例如具体尺寸、取向、位置和形状)将部分通过特定预期应用和使用环境而确定。

具体实施方式

现将具体地参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并且在以下描述。虽然本发明将连同示例性实施例被描述，但应当理解，本说明书不意图将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明不仅旨在涵盖示例性实施例，而且也涵盖可包括在由随附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替代物、改型、等同物和其它实施例。

图1为根据本发明各种实施例的行星齿轮系的示意图。

参考图1，根据本发明各种实施例的行星齿轮系包括设置在相同轴上的第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3和第四行星齿轮组pg4，输入轴is，输出轴os，连接至第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3和第四行星齿轮组pg4中的旋转元件中的至少一个的八个轴tm1至tm8，作为控制元件的四个离合器c1至c4和两个制动器b1及b2，和变速器壳体h。

来自输入轴is的扭矩输入通过第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3和第四行星齿轮组pg4的协作而改变，且通过输出轴os输出改变的扭矩。

行星齿轮组从发动机侧起以第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3和第四行星齿轮组pg4的顺序设置。

输入轴is为输入构件，并且来自发动机机轴的扭矩在通过扭矩变换器经过扭矩变换后输入到输入轴is中。

输出轴os为输出构件，并且与输入轴is并行地设置，并通过差速装置传输驱动扭矩至驱动轮。

第一行星齿轮组pg1为单小齿轮行星齿轮组并包括分别作为第一旋转元件n1、第二旋转元件n2和第三旋转元件n3的第一太阳齿轮s1、第一行星架pc1和第一环形齿轮r1，所述第一行星架pc1枢转地支撑与第一太阳齿轮s1在外侧啮合的第一小齿轮p1，所述第一环形齿轮r1与第一小齿轮p1在内侧啮合。

第二行星齿轮组pg2为单小齿轮行星齿轮组并包括分别作为第四旋转元件n4、第五旋转元件n5和第六旋转元件n6的第二太阳齿轮s2、第二行星架pc2和第二环形齿轮r2，所述第二行星架pc2枢转地支撑与第二太阳齿轮s2在外侧啮合的第二小齿轮p2，所述第二环形齿轮r2与第二小齿轮p2在内侧啮合。

第三行星齿轮组pg3为单小齿轮行星齿轮组并包括分别作为第七旋转元件n7、第八旋转元件n8和第九旋转元件n9的第三太阳齿轮s3、第三行星架pc3和第三环形齿轮r3，所述第三行星架pc3枢转地支撑与第三太阳齿轮s3在外侧啮合的第三小齿轮p3，所述第三环形齿轮r3与第三小齿轮p3在内侧啮合。

第四行星齿轮组pg4为单小齿轮行星齿轮组并包括分别作为第十旋转元件n10、第十一旋转元件n11和第十二旋转元件n12的第四太阳齿轮s4、第四行星架pc4和第四环形齿轮r4，所述第四行星架pc4枢转地支撑与第四太阳齿轮s4在外侧啮合的第四小齿轮p4，所述第四环形齿轮r4与第四小齿轮p4在内侧啮合。

第一旋转元件n1直接连接至第五旋转元件n5和第九旋转元件n9，第三旋转元件n3直接连接至第七旋转元件n7，第八旋转元件n8直接连接至第十二旋转元件n12，使得第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3和第四行星齿轮组pg4包括八个轴tm1至tm8。

将更具体地描述八个轴tm1至tm8。

八个轴tm1至tm8直接连接行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件中的多个旋转元件，八个轴tm1至tm8是各自直接连接至行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中的至少一个旋转元件并与该至少一个旋转元件一起旋转以传输扭矩的旋转构件，或者是将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中的至少一个旋转元件直接连接至变速器壳体h以固定该至少一个旋转元件的固定构件。

第一轴tm1将第一旋转元件n1(第一太阳齿轮s1)直接连接至第五旋转元件n5(第二行星架pc2)和第九旋转元件n9(第三环形齿轮r3)并可选择性地连接至变速器壳体h，以便作为选择性固定元件操作。

第二轴tm2连接至第二旋转元件n2(第一行星架pc1)并直接连接至输入轴is，以便作为输入元件连续操作。

第三轴tm3将第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)直接连接至第七旋转元件n7(第三太阳齿轮s3)。

第四轴tm4直接连接至第四旋转元件n4(第二太阳齿轮n4)并可选择性地连接至变速器壳体h，以便作为选择性固定元件操作。

第五轴tm5连接至第六旋转元件n6(第二环形齿轮r3)并可选择性地连接至第三轴tm3。

第六轴tm6将第八旋转元件n8(第三行星架pc3)直接连接至第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)并可选择性地连接至第三轴tm3。

第七轴tm7连接至第十旋转元件n10(第四太阳齿轮s4)，且可选择性地连接至第四轴tm4。

第八轴tm8连接至第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)，可选择性地连接至第三轴tm3并直接连接至输出轴os，以便作为输出元件连续操作。

此外，四个离合器c1、c2、c3和c4设置在这样的位置处，在该位置处包括输入轴is和输出轴os的八个轴tm1至tm8中的任何两个轴可选择性地彼此连接。

此外，两个制动器b1和b2设置在这样的位置，在该位置八个轴tm1至tm8中的至少一个轴可选择性地连接至变速器壳体h。

具体描述四个离合器c1至c4和两个制动器b1和b2的布置。

第一离合器c1设置在第三轴tm3和第八轴tm8之间并将第三轴tm3选择性地连接至第八轴tm8。

第二离合器c2设置在第三轴tm3和第五轴tm5之间并将第三轴tm3选择性地连接至第五轴tm5。

第三离合器c3设置在第三轴tm3和第六轴tm6之间并将第三轴tm3选择性地连接至第六轴tm6。

第四离合器c4设置在第四轴tm4和第七轴tm7之间并将第四轴tm4选择性地连接至第七轴tm7。

第一制动器b1设置在第一轴tm1和变速器壳体h之间，并第一轴tm1选择性地将连接至变速器壳体h。

第二制动器b2设置在第四轴tm4和变速器壳体h之间，并将第四轴tm4选择性地连接至变速器壳体h。

包括第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3和第四离合器c4以及第一制动器b1和第二制动器b2的控制元件可为通过液压操作的湿式多盘摩擦元件。

图2为根据本发明各种实施例在行星齿轮系中在每个速度挡位下控制元件的操作表。

如图2所示，根据本发明的各种实施例，作为控制元件的第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3和第四离合器c4以及第一制动器b1和第二制动器b2中的三个控制元件在行星齿轮系中在每个速度挡位下操作。

在第一前进速度挡位d1，第一制动器b1和第三离合器c3和第四离合器c4操作。

在通过第三离合器c3的操作第三轴tm3连接至第六轴tm6以及通过第四离合器c4的操作第四轴tm4连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第二轴tm2。此外，通过第一制动器b1的操作，第一轴mt1作为固定元件操作。因此，输入轴is的旋转速度变速到第一前进速度挡位中，并且第一前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第二前进速度挡位d2，第一制动器b1和第二制动器b2以及第四离合器c4操作。

在通过第四离合器c4的操作第四轴tm4连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第二轴tm2。此外，通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作，第一轴tm1和第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的旋转速度变速到第二前进速度挡位中，并且第二前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第三前进速度挡位d3，第二制动器b2和第三离合器c3和第四离合器c4操作。

在通过第三离合器c3的操作第三轴tm3连接至第六轴tm6以及通过第四离合器c4的操作第四轴tm4连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第二轴tm2。此外，通过第二制动器b2的操作，第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的旋转速度变速到第三前进速度挡位中，并且第三前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第四前进速度挡位d4，第二制动器b2和第二离合器c2和第四离合器c4操作。

在通过第二离合器c2的操作第三轴tm3连接至第五轴tm5以及通过第四离合器c4的操作第四轴tm4连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第二轴tm2。此外，通过第二制动器b2的操作，第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的旋转速度变速到第四前进速度挡位中，并且第四前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第五前进速度挡位d5，第二制动器b2和第一离合器c1和第四离合器c4操作。

在通过第一离合器c1的操作第三轴tm3连接至第八轴tm8以及通过第四离合器c4的操作第四轴tm4连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第二轴tm2。此外，通过第二制动器b2的操作，第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的旋转速度变速到第五前进速度挡位中，并且第五前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第六前进速度挡位d6，第一离合器c1、第二离合器c2及第四离合器c4操作。

通过第一离合器c1的操作，第三轴tm3连接至第八轴tm8，通过第二离合器c2的操作，第三轴tm3连接至第五轴tm5，并且通过第四离合器c4的操作第四轴tm4连接至第七轴tm7，使得第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3和第四行星齿轮组pg4变成锁定状态。在这种状态下，输入轴is的旋转速度输入至tm2并且第六前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。在第六前进速度挡位，与输入轴is相同的旋转速度被输出。

在第七前进速度挡位d7，第二制动器b2和第一离合器c1和第二离合器c2操作。

在通过第一离合器c1的操作第三轴tm3连接至第八轴tm8以及通过第二离合器c2的操作第三轴tm3连接至第五轴tm5的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第二轴tm2。此外，通过第二制动器b2的操作，第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的旋转速度变速到第七前进速度挡位中，并且第七前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第八前进速度挡位d8，第二制动器b2和第一离合器c1和第三离合器c3操作。

在通过第一离合器c1的操作第三轴tm3连接至第八轴tm8以及通过第三离合器c3的操作第三轴tm3连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第二轴tm2。此外，通过第二制动器b2的操作，第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的旋转速度变速到第八前进速度挡位中，并且第八前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第九前进速度挡位d9，第一制动器b1和第一离合器c1和第三离合器c3操作。

在通过第一离合器c1的操作第三轴tm3连接至第八轴tm8以及通过第三离合器c3的操作第三轴tm3连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第二轴tm2。此外，通过第一制动器b1的操作，第一轴mt1作为固定元件操作。因此，输入轴is的旋转速度变速到第九前进速度挡位中，并且第九前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在倒车速度挡位rev，第一制动器b1和第二离合器c2和第四离合器c4操作。

在通过第二离合器c2的操作第三轴tm3连接至第五轴tm5以及通过第四离合器c4的操作第四轴tm4连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第二轴tm2。此外，通过第一制动器b1的操作，第一轴mt1作为固定元件操作。因此，输入轴is的旋转速度变速到倒车速度挡位中，并且倒车速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os作为倒车旋转速度输出。

通过将四个行星齿轮系pg1、pg2、pg3和pg4与四个离合器c1、c2、c3和c4和两个制动器b1和b2进行组合，根据本发明各种实施例的行星齿轮系实现至少九个前进速度挡位和一个倒车速度挡位。

此外，根据本发明的各种实施例的行星齿轮系实现根据发动机旋转速度的合适速度挡位。具体地，通过使用位于发动机低旋转速度区的操作点，可改进车辆的静驱动。

此外，根据本发明各种实施例的行星齿轮系最大化发动机的驱动效率并且改进功率输送性能和燃料消耗。

本发明具体示例性实施例的前述描述已为了例示及描述的目的而呈现。它们并非旨在详尽或限制本发明至所公开的精确形式，并且按照上面教导许多修改和变型明显是可以的。示例性实施例被选择和描述以便解释本发明和某些原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员可作出及利用本发明的各种示例性实施例及其各种变型和修改。本发明的范围由随附于此的权利要求及其等同物限定。